المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

عدد أصحاب الحسين
29-3-2016
عوامل الضعف الصخري
12-9-2019
نفي الشيء بإيجابه
26-09-2015
ثواب التسبيح و إن لم يسبّح‏‏‏
18-4-2019
إقليم شرق أوربا
2024-08-31
Eukaryotic Gene Transcription: Chromatin structure and gene expression
26-12-2021

SN1 Mechanism  
  
1137   05:50 مساءً   date: 1-8-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................


Read More
Date: 28-8-2018 2108
Date: 28-8-2018 1077
Date: 28-8-2018 905

SN1 Mechanism

The first order kinetics of SN1 reactions suggests a two-step mechanism in which the rate-determining step consists of the ionization of the alkyl halide, as shown in the diagram below. In this mechanism, a carbocation is formed as a high-energy intermediate, and this species bonds immediately to nearby nucleophiles. If the nucleophile is a neutral molecule, the initial product is an "onium" cation, as drawn above for t-butyl chloride, and presumed in the energy diagram. In evaluating this mechanism, we may infer several outcomes from its function.

 

The only reactant that is undergoing change in the first (rate-determining) step is the alkyl halide, so we expect such reactions would be unimolecular and follow a first-order rate equation. Hence the name SN1 is applied to this mechanism.

  1. Since nucleophiles only participate in the fast second step, their relative molar concentrations rather than their nucleophilicities should be the primary product-determining factor. If a nucleophilic solvent such as water is used, its high concentration will assure that alcohols are the major product. Recombination of the halide anion with the carbocation intermediate simply reforms the starting compound. Note that SN1 reactions in which the nucleophile is also the solvent are commonly called solvolysis reactions. The hydrolysis of t-butyl chloride is an example.
  2. The Hammond postulate suggests that the activation energy of the rate-determining first step will be inversely proportional to the stability of the carbocation intermediate. The stability of carbocations was discussed earlier, and a qualitative relationship is given below.

image058.png

Benzyl Carbocation

image060.png

Carbocation
Stability
CH3(+) < CH3CH2(+) < (CH3)2CH(+) CH2=CH-CH2(+) < C6H5CH2(+) (CH3)3C(+)

Consequently, we expect that 3º-alkyl halides will be more reactive than their 2º and 1º-counterparts in reactions that follow an SN1 mechanism. This is opposite to the reactivity order observed for the SN2 mechanism. Allylic and benzylic halides are exceptionally reactive by either mechanism.

Fourth, in order to facilitate the charge separation of an ionization reaction, as required by the first step, a good ionizing solvent will be needed. Two solvent characteristics will be particularly important in this respect. The first is the ability of solvent molecules to orient themselves between ions so as to attenuate the electrostatic force one ion exerts on the other. This characteristic is related to the dielectric constant, ε, of the solvent. Solvents having high dielectric constants, such as water (ε=81), formic acid (ε=58), dimethyl sulfoxide (ε=45) & acetonitrile (ε=39) are generally considered better ionizing solvents than are some common organic solvents such as ethanol (ε=25), acetone (ε=21), methylene chloride (ε=9) & ether (ε=4). The second factor is solvation, which refers to the solvent's ability to stabilize ions by encasing them in a sheath of weakly bonded solvent molecules. Anions are solvated by hydrogen-bonding solvents, as noted earlier. Cations are often best solvated by nucleophilic sites on a solvent molecule (e.g. oxygen & nitrogen atoms), but in the case of carbocations these nucleophiles may form strong covalent bonds to carbon, thus converting the intermediate to a substitution product. This is what happens in the hydrolysis reactions described above.

Fifth, the stereospecificity of these reactions may vary. The positively-charged carbon atom of a carbocation has a trigonal (flat) configuration (it prefers to be sp2 hybridized), and can bond to a nucleophile equally well from either face. If the intermediate from a chiral alkyl halide survives long enough to encounter a random environment, the products are expected to be racemic (a 50:50 mixture of enantiomers). On the other hand, if the departing halide anion temporarily blocks the front side, or if a nucleophile is oriented selectively at one or the other face, then the substitution might occur with predominant inversion or even retention of configuration.

Just as with SN2 reactions, the nucleophile, solvent and leaving group also affect SN1 (Unimolecular Nucleophilic Substitution) reactions. Polar protic solvents have a hydrogen atom attached to an electronegative atom so the hydrogen is highly polarized. Polar aprotic solvents have a dipole moment, but their hydrogen is not highly polarized. Polar aprotic solvents are not used in SN1 reactions because some of them can react with the carbocation intermediate and give you an unwanted product. Rather, polar protic solvents are preferred.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .